Draag een masker. Blijf zes voet uit elkaar. Vermijd grote bijeenkomsten. Terwijl de wereld wacht op een veilig en effectief vaccin, Het beheersen van de COVID-19-pandemie hangt af van de wijdverbreide naleving van deze richtlijnen voor de volksgezondheid. Maar omdat kouder weer mensen dwingt om meer tijd binnenshuis door te brengen, het blokkeren van de overdracht van ziekten zal een grotere uitdaging worden dan ooit.

Tijdens de 73e jaarlijkse bijeenkomst van de afdeling Fluid Dynamics van de American Physical Society, onderzoekers presenteerden een reeks onderzoeken naar de aerodynamica van infectieziekten. Hun resultaten suggereren strategieën om het risico te verlagen op basis van een grondig begrip van hoe besmettelijke deeltjes zich vermengen met lucht in besloten ruimtes.

Onderzoek in het begin van de pandemie richtte zich op de rol van grote, snel vallende druppels geproduceerd door hoesten en niezen. Echter, gedocumenteerde super-spreader-gebeurtenissen lieten doorschemeren dat de luchtoverdracht van kleine deeltjes door dagelijkse activiteiten ook een gevaarlijke infectieroute kan zijn. Drieënvijftig van 61 zangers in de staat Washington, bijvoorbeeld, raakte besmet na een koorrepetitie van 2,5 uur in maart. Van de 67 passagiers die twee uur in een bus doorbrachten met een met COVID-19 geïnfecteerde persoon in de provincie Zhejiang, China, 24 testten daarna positief.

Willem Rienpart, een chemisch ingenieur aan de Universiteit van Californië, Davis, ontdekte dat wanneer mensen luid spreken of zingen, ze produceren dramatisch grotere aantallen microndeeltjes in vergelijking met wanneer ze een normale stem gebruiken. De deeltjes geproduceerd tijdens het schreeuwen, ze vonden, aanzienlijk hoger zijn dan het aantal dat tijdens het hoesten wordt geproduceerd. Bij cavia's, ze zagen dat griep zich kan verspreiden via verontreinigde stofdeeltjes. Als hetzelfde geldt voor SARS-CoV-2, zeiden de onderzoekers, dan kunnen objecten die verontreinigd stof vrijgeven, zoals weefsels, een risico vormen.

Abishek Kumar, Jean Hertzberg, en andere onderzoekers van de Universiteit van Colorado, Kei, gericht op hoe het virus zich zou kunnen verspreiden tijdens muziekuitvoeringen. Ze bespraken resultaten van experimenten die waren ontworpen om aërosolemissie van instrumentalisten te meten.

"Iedereen was in het begin erg bezorgd over fluiten, maar het blijkt dat fluiten niet zoveel genereren, " zei Hertzberg. Aan de andere kant, instrumenten zoals klarinetten en hobo's, die natte trillende oppervlakken hebben, hebben de neiging om overvloedige aerosolen te produceren. Het goede nieuws is dat ze kunnen worden gecontroleerd. "Als je een chirurgisch masker over de bel van een klarinet of trompet legt, het vermindert de hoeveelheid aerosolen weer tot niveaus in een normale toon."

Ingenieurs onder leiding van Ruichen He van de Universiteit van Minnesota onderzochten een vergelijkbare strategie voor risicovermindering in hun studie van het stromingsveld en aerosols die door verschillende instrumenten worden gegenereerd. Hoewel het niveau van de geproduceerde aerosolen per muzikant en instrument verschilde, ze reisden zelden meer dan een voet afstand. Op basis van hun bevindingen, de onderzoekers bedachten een pandemisch-gevoelig zitmodel voor live-orkesten en beschreven waar filters en publieksleden moesten worden geplaatst om risico's te verminderen.

Terwijl veel voormalige kantoorgebonden medewerkers vanuit huis blijven werken, werkgevers onderzoeken manieren om hun werkplek veilig te heropenen door voldoende sociale afstand tussen individuen te bewaren. Met behulp van tweedimensionale simulaties die mensen als deeltjes modelleerden, Kelby Kramer en Gerald Wang van de Carnegie Mellon University identificeerden omstandigheden die drukte en opstoppingen in krappe ruimtes zoals gangen zouden helpen voorkomen.

Ook het reizen van en naar kantoorpanden in personenauto's brengt een infectierisico met zich mee. Kenny Breuer en zijn medewerkers aan de Brown University voerden numerieke simulaties uit van hoe lucht door cabines van personenauto's beweegt om strategieën te identificeren die het infectierisico kunnen verminderen. Als lucht een kamer binnenkomt en verlaat op punten ver weg van passagiers, dan kan het het risico van overdracht verminderen. In een personenauto, ze zeiden, dat betekent strategisch sommige vensters openen en andere sluiten.

MIT-wiskundigen Martin Bazant en John Bush hebben een nieuwe veiligheidsrichtlijn voorgesteld die is gebaseerd op bestaande modellen voor de overdracht van ziekten via de lucht om maximale blootstellingsniveaus in verschillende binnenomgevingen te identificeren. Hun richtlijn hangt af van een statistiek genaamd "cumulatieve blootstellingstijd, " die wordt bepaald door het aantal mensen in een ruimte te vermenigvuldigen met de duur van de blootstelling. Het maximum hangt af van de grootte en ventilatiesnelheid van de ruimte, de gezichtsbedekking van de bewoner, de besmettelijkheid van vernevelde deeltjes, en andere factoren. Om een ​​gemakkelijke implementatie van de richtlijn te vergemakkelijken, de onderzoekers werkten samen met chemisch ingenieur Kasim Khan om een ​​app en online spreadsheet te ontwerpen die mensen kunnen gebruiken om het risico van overdracht in verschillende omgevingen te meten.

Zoals Bazant en Bush schreven in een aanstaande paper over het werk, twee meter uit elkaar blijven "biedt weinig bescherming tegen aërosoldruppels die ziekteverwekkers dragen die klein genoeg zijn om continu door een binnenruimte te worden gemengd." Een betere, Op stroomdynamica gebaseerd begrip van hoe geïnfecteerde deeltjes door een kamer bewegen, kan uiteindelijk slimmere strategieën opleveren om de overdracht te verminderen.